Uudet tardigrade -lajit paljastavat säteilykestävyyden salaisuudet

Uudet tardigrade -lajit paljastavat säteilykestävyyden salaisuudet

Äskettäin kuvattu Tardigrade-laji antaa tutkijoille käsityksen siitä, mikä tekee näistä pienistä, kahdeksanjalkaisista olennoista niin säteilyn kestäviä.

Tardigrades, joka tunnetaan myös nimellä vesikarhut, on pitkään kiehtonut tutkijoita kyvyllä selviytyä äärimmäisistä olosuhteista, mukaan lukien säteily tasoilla lähes 1000 kertaa suurempi kuin ihmisen tappava annos. Tardigrade-lajia on noin 1500, mutta vain kourallinen on hyvin tutkittu.

Nyt tutkijat ovat sekvensoineet tieteellisesti uusien lajien genomin ja paljastaneet joitain molekyylimekanismeja, jotka antavat Tardigradesille niiden poikkeuksellisen kestävyyden. Heidän tutkimuksensa, julkaistu tieteessä 24. lokakuuta 1, tunnistaa tuhansia Tardigrade -geenejä, jotka aktivoituvat säteilylle altistuessaan. Nämä prosessit viittaavat hienostuneeseen puolustusjärjestelmään, joka suojaa DNA: ta säteilyn aiheuttamilta vaurioilta, jotka aiheuttavat tapahtuvia taukoja.

Kirjailijat toivovat, että heidän havaintojaan voidaan käyttää astronautien suojaamiseen säteilystä avaruusoperaatioiden aikana, puhdistamaan ydinsaastuminen tai parantamaan syöpähoitoa.

"Tämä löytö voisi auttaa parantamaan ihmisen solujen stressiresistenssiä, josta hyötyvät potilaat, joille tehdään sädehoitoa", sanoo tutkimuksen yhteiskirjailija Lingqiang Zhang sekä Pekingin Lifeomicsin instituutin molekyyli- ja solubiologi.

Suojageenit

Noin kuusi vuotta sitten Zhang ja hänen kollegansa menivät Finiu -vuorille Kiinan Henanin maakunnassa keräämään sammalinäytteitä. Laboratoriossa ja mikroskoopin alla he tunnistivat aikaisemmin asiakirjattoman tardigrade -lajin, jonka he nimittivät Hypsibius Henanensiksen. Genomisekvensointi osoitti, että lajeilla oli 14 701 geeniä, joista 30% oli ainutlaatuista tardigradeille.

Kun tutkijat paljastivat H. Henanensiksen säteilyannoksille 200 ja 2 000 harmaata - paljon enemmän kuin ihmiset voisivat selviytyä - he havaitsivat, että DNA: n korjaamiseen, solujen jakautumiseen ja immuunivasteisiin osallistuivat 2 801 geeniä.

"Se on kuin sota -aikana, jolloin tehtaat retoloidaan vain ammusten tuottamiseksi. Se on melkein sillä tasolla, jolla geeniekspressio suunnittelee uudelleen", sanoo Bob Goldstein, Chapel Hillin Pohjois -Carolinan yliopiston solubiologi, joka on opiskellut TARDIGRADES 25 vuotta. "Olemme kiehtoneet siitä, kuinka organismi voi muuttaa geeniekspressionsa tuottaakseen niin monta transkriptiä tietyille geeneille."

Yksi geeneistä, nimeltään TRID1, koodaa proteiinia, joka auttaa korjaamaan kaksisäikeisiä taukoja DNA: ssa rekrytoimalla erikoistuneita proteiineja vauriokohtiin. "Tämä on uusi geeni, joka tiedän, ettei kukaan ole tutkinut", Goldstein sanoo.

Tutkijat arvioivat myös, että muilta organismeilta hankittiin 0,5–3,1% tardigrade-geeneistä prosessin avulla, jota kutsutaan vaakageeninsiirtoksi. Doda1 -niminen geeni, joka näyttää tulevan bakteereista, sallii Tardigradesin tuottaa neljä tyyppiä antioksidanttipigmenttejä, joita kutsutaan Betalainsiksi. Nämä pigmentit voivat neutraloida joitain haitallisia reaktiivisia kemikaaleja, joita säteily aiheuttaa soluissa, joiden osuus säteilyn haitallisista vaikutuksista on 60-70%.

Kirjailijat käsittelivät ihmisen soluja yhdellä tardigrade -beetalainista ja havaitsivat, että nämä solut pystyivät paljon paremmin selviytymään säteilystä kuin käsittelemättömät solut.

Ei vanhenemispäivää

Molekyylimekanismien tutkiminen, jotka mahdollistavat Tardigrades-ohjelmat sietää muita äärimmäisiä olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja, ilman puutetta, kuivumista ja nälkään, voi olla kauaskantoisia sovelluksia. Esimerkiksi se voisi parantaa herkkien aineiden, kuten rokotteiden, säilyvyyttä. "Kaikilla lääkkeilläsi on vanhenemispäivä - Tardigrades ei tee", Goldstein sanoo.

Näiden mekanismien vertaaminen eri tardigrade -lajien välillä on tärkeä osa tätä tutkimusta, lisää Kööpenhaminan yliopiston eläinfysiologia Nadja Møbjerg. "Meillä ei vielä ole tarpeeksi tietoa olemassa olevien tardigradien eri lajeista", hän sanoo.

Näillä eläimillä on ”runsaasti suojaavia yhdisteitä, jotka todennäköisesti tarjoavat vielä mielenkiintoisempia ja hyödyllisempiä oivalluksia”, Goldstein sanoo. "Haluamme ymmärtää kuinka he toimivat ja mikä potentiaali heillä on."

1. Li. L. et ai. Science 386, EADL0799 (2024).

   Artikla
   Google Scholar

Lataa viitteet